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焊后热处理对不锈钢焊缝金属的影响

更新时间:2025-01-10 工作计划 版权反馈
【摘要】:对于全铁素体的焊缝金属不需要进行预热,事实上预热会降低冷却速度而加剧晶粒长大和弥散析出。对这种钢在750~800℃温度区间进行的PWHT也可降低残留应力并使出现的马氏体回火。他们推测图中DBTT的剧烈降低是由于马氏体的回火,这种热处理也可能改善焊接区的冷变形特性,然而支持这个推断的数据不多。PWHT改进430型和430Nb型不锈钢焊缝金属韧度的结果示于图5-30。

如本章前面几节所述,对铁素体不锈钢进行PWHT可以恢复其焊态组织的韧度和延性以及恢复其耐腐蚀能力。在某些场合也用控制预热和层间温度来优化性能。预热温度、层间温度和PWHT规范的推荐值都和材料的微观组织密切相关[7,8]。对于全铁素体的焊缝金属不需要进行预热,事实上预热会降低冷却速度而加剧晶粒长大和弥散析出。在700~800℃(1382~1472℉)温度范围内进行PWHT可以降低残留应力而对微观组织的影响很小。然而PWHT对Cr和Mo含量很高的钢,如25-4-4、29-4或者29-4-2可能是危险的,因为在这个温度区间σ相和χ相都能很快形成。Kiesheyer和Brandis[20]报道说对于类似的钢,在这个温度区间σ相和χ相可以在几分钟内形成。对于含有马氏体的焊缝,推荐使用200~300℃(392~572℉)的预热和层间温度,然而这种工艺必须权衡由于降低了冷速可能导致晶粒长大和析出物的析出。对这种钢在750~800℃温度区间进行的PWHT也可降低残留应力并使出现的马氏体回火。这个温度区间低于再度形成奥氏体的温度区间。

Hooper[50]揭示了PWHT对405型和430型不锈钢热影响区韧度的有利作用,如图5-29所示。他们推测图中DBTT的剧烈降低是由于马氏体的回火,这种热处理也可能改善焊接区的冷变形特性,然而支持这个推断的数据不多。

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图5-29 PWHT对405型和430型不锈钢热影响区韧度的影响

(引自Hooper[50]

注:1in·lbf≈0.113J。(www.xing528.com)

PWHT改进430型和430Nb型不锈钢焊缝金属韧度的结果示于图5-30。图中示出了焊态和PWHT状态下焊缝金属的夏比V形缺口冲击韧度曲线[7]。稳定化的钢(430Nb)相对于未稳定化的钢(430)焊态的韧性已有明显改善,这可能是在前者的焊态微观组织中不存在马氏体,而在430型不锈钢焊缝中存在马氏体,这也可以解释为何PWHT可以使其韧度提高得更多。如图5-30所示对于430型不锈钢PWHT使DBTT下降了将近100℃(180℉),而对于430Nb钢DBTT只下降了50℃(90℉)。对于430Nb型不锈钢PWHT使其韧度提高的原因主要是使富铬和富铌的析出物过时效而减弱了高温脆化(HTE)[30,35]

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图5-30 430型不锈钢(实线)和430Nb型钢(虚线)焊缝金属CVN韧度随温度的变化以及800℃PWHT的影响

(引自Castro和deCadenet[7],剑桥大学出版社授权)

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